中低温煤焦油加工技术与应用最新进展

文|贺永德

我国低变质煤（褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤等）约占煤炭资源总量的53.2%。低变质煤一般含油率较高，主要分布在内蒙、新疆、陕西、山东、甘肃、山西北部和云贵等地区。如何洁净高效利用低变质煤，是业界普遍关注和研究的重要课题。近年来低变质煤通过中低温热解（干馏）分质综合利用技术开发和示范工程取得突破性进展，取得一批技术和应用成果，推动煤热解产业较快发展,至2013年底已形成产能7000多万吨，成为煤炭高效转化的重要技术路线之一。本文对其中中低温煤焦油产品的加工技术和应用进展情况作一综述。

陕北榆林地区长焰煤探明储量1640亿吨，属低灰、低硫、高发热量的优质化工用煤，含油率10.8%～12.5%。上世纪九十年代榆林市率先开发成功了长焰煤中低温热解技术，2012年煤热解产能3600多万吨，半焦产量2100万吨、焦油产量200多万吨，产能和产量占全国50%以上。

图/中低温煤热解产品链示意图

1、技术路线

原煤经中低温热解，产出半焦、焦油和煤气，以煤气制氢为焦油加工提供氢源，已成为陕北含油率高的长焰煤深加工的一种较好的模式。中低温煤焦油加工根据焦油的性质和最终产品要求，采用不同的加工技术。国内拥有专利技术并进行工程实施的公司有：天元化工、富油能源、上海圣邦、新佑能源、狄拉克化工、戊正科技等。技术主要有以下几种：

（1）焦油脱酚后加氢技术。由于中低温焦油中酚类化合物含量高达15%左右，将焦油中的粗酚脱出后可进一步加工成高附加值产品，同时在焦油加氢过程中，可避免因酚类化合物与氢气反应生成水对催化剂的损害，并能减少氢耗量。

图/焦油脱酚后加氢方案

（2）焦油脱沥青后加氢技术。主要特点是：将从焦油中脱出的沥青采用乳化法制成燃料油，该法具有技术简易、可靠、投资少、效益显著的优点；将沥青进一步加工生产针状焦或碳纤维等高附加值产品；也可用沥青生产电极黏结剂或沥青焦。

图/焦油脱沥青后加氢方案

（3）焦油加氢裂化-加氢改质技术。主要特点是：先将焦油蒸馏分离为轻馏分（＜325℃）和重镏分（＞325℃），然后对重镏分进行加氢裂化，并将产物与轻镏分送去加氢改质生产汽油、柴油。该技术可降低加氢反应器的操作压力，显著减少设备加工费用。

图/焦油加氢裂化-加氢改质方案

（4）焦油延迟焦化-加氢技术。将全镏分焦油先经延迟焦化使其轻质化，然后将延迟焦化生成产物进行加氢反应制得汽油、柴油。该技术的主要特点是：可使焦油全镏分不经蒸馏分离而直接利用，同时氢耗量少。

图/焦油延迟焦化-加氢方案

（5）焦油全镏分加氢技术。主要特点是：将焦油加氢反应器和缓和加氢裂化反应器串联，其生产工艺过程较简单，并易操作和控制，油品收率高（98.1%），但耗氢较大。

图/焦油全镏分加氢方案

上述焦油加氢技术中，所用焦油都必须先进行脱水、脱渣预处理，以保证油品质和保护催化剂。

2、产业化示范项目情况

截至2013年底，国内已建成中低温焦油加工项目7个，总产能103万吨，其中鲁奇炉煤气化副产中温焦油11万吨，中低温煤热解焦油加工项目5个，产能92万吨，规模最大的是神木天元化工公司50万吨；据不完全统计在建项目17个，总产能420万吨，其中榆林126万吨，内蒙135吨、新疆310万吨、河北55万吨；其它30万吨。

（1）神木天元化工公司50万吨中低温焦油加工项目，是国内第一套规模最大的装置，采用自主开发的延迟焦化工艺技术，建设投资17.6亿元。2008年10月建成试生产，2009年因加氢反应器制造和材质出现问题，被迫进行优化改造。2011年恢复生产，2012年达到设计能力，并稳定运行300天以上，全年加工焦油50.34万吨，实现销售收入38.5亿元，利润4.02亿元。为了给焦油加氢提供氢源，配套建设135万吨煤热解装置。2013年建成2万吨酚回收装置。2010年通过72小时考核和中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定，专家评为自主创新的国内领先技术。焦油来源除自产13万吨外，其余从市场采购。吨焦油价格2500元左右。

（2）神木富油能源科技公司12万吨中低温煤焦油加工项目，是国内自主开发的第一套全镏分加氢多产中间镏分油成套工业化技术（FTH）。2011年9月建成试生产，经系统优化改进后，于2012年6月正式投产，生产负荷95%，2013年4月进行72小时考核并通过了中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定，专家评为世界首创、国际先进水平。为焦油加工提供氢源配套建设60万吨固体热载粉煤热解（示范）装置。

表/示范项目运行考核结果

油品成本受外购煤焦油价格影响较大，2013年比2011年煤焦油价格上涨500～600元/吨，而油品销售价格从7850元/吨下降到7010元/吨，经济效益逐年下降，但仍然有较好的效益。以神木天元化工公司为例（见下表）。

表/天元化工2011～2013年经济效益变化（以吨油品计）

3、项目建设规划

据不完全统计目前规划或已完成前期准备工作的中低温焦油加工项目20多个，总规模将达到1250万吨，主要分布在陕西、内蒙、新疆、宁东等省（区）。重点项目见下表。

表/中低温煤焦油加工规划主要项目表

4、几点建议

目前煤焦油加工项目存在两大问题，一是由于块煤原料供不应求，加之半焦销路不畅，煤热解开工率仅60%左右，导致焦油货源短缺，价格不断上涨，而油品价格下降，经济效益今不如前；二是污水处理难度大，达不到国家新的排放标准。因此建议：

（1）焦油加工规模应大型化，最小规模应在30～50万吨，有条件的地区应集中建100～200万吨的装置。

（2）煤矿、煤热解与焦油加工一体化建设，解决焦油和氢源问题，有利于实现多联产（煤、油、化、电、热），降低能耗，提高能效和经济效益，增强企业抗风险能力。

（3）热解半焦气化制合成气经F-T合成生产高品质汽、柴油，与焦油加氢配套，两种油品调制符合国家标准的优质燃料油。

（4）开发高附加值产品，如精酚、高档润滑油、润滑脂、高档蜡等。

（5）尽早解决污水处理问题，力争做到污水零排放。

（6）在确定具体采取焦油加工的技术方案前，应根据所用原料焦油的性质和组成进行模拟试验或中试，选择和优化适宜的催化剂和工艺参数，并进行充分的技术论证。

（作者为陕西省化工学会名誉理事长、《中国煤化工》编委）